论文摘要
滑动弧放电是常温常压下的等离子体放电技术,兼具热等离子体和非热等离子体的特性。研究表明该技术在处理挥发性有机污染物（Volatile Organic Compounds;VOCs）时具有处理效率高,操作简便,对有机废气的组分和浓度适应性好等优点,但是仍然存在能耗偏高,某些难降解挥发性有机化合物的转化率偏低等问题。本文在滑动弧放电等离子体实验平台基础上,设计并优化了滑动弧放电催化协同反应器,率先在国内开展滑动弧放电催化协同降解处理有机废气的研究工作。选取苯和正已烷作为研究对象,探索催化协同过程对VOCs降解率和能耗的影响,比较了四种类型催化剂对VOCs降解效果的影响,最后选用蜂窝状AI2O3和Pt/Pb作为催化剂填充,深入分析了VOCs初始浓度、废气流量、氧气浓度及相对湿度等参数对滑动弧放电催化协同降解挥发性有机废气的影响,并讨论其催化协同降解机理。研究结果表明,滑动弧低温等离子体催化协同技术具有高效降解处理VOCs废气的潜力,比单纯的滑动弧放电降解更高效。蜂窝状催化剂的降解效果优于颗粒状催化剂填充,以蜂窝状AI2O3填充时,降解率最高,能耗最小。随着VOCs初始浓度和废气流量的增加,降解率降低,但绝对处理量增加,同时单位能耗增加。随着氧气浓度和相对湿度的增加,苯和正已烷的降解率均呈现下降趋势,能耗因水和氧气电离消耗能量而相应增加。另一方面,值得注意的是,在以AI2O3为催化剂填充材料时,随相对湿度的增加,反应副产物中CO2含量增加,CO含量降低,NO2含量增加,这一现象表明,水汽的加入,有利于VOCs降解后产物的选择性。
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致谢摘要Abstract目次1 绪论1.1 有机废气治理技术1.1.1 吸收净化法1.1.2 吸附法1.1.3 生物净化法1.1.4 热破坏法（燃烧及催化净化法）1.1.5 低温等离子体技术1.2 滑动弧放电低温等离子体技术1.2.1 滑动弧放电1.2.2 滑动弧放电在有机废气处理领域的研究现状1.3 低温等离子体催化协同技术1.3.1 催化协同机理1.3.2 等离子体催化技术研究现状及主要反应器类型1.3.3 等离子体反应器填充材料简介1.4 滑动弧放电低温等离子体催化协同反应器1.5 实验设计依据1.5.1 放电参数及催化剂材料对放电影响的研究境况1.5.2 氧气浓度和相对湿度对放电影响的研究境况1.6 本文的主要研究内容2 实验方法和实验装置2.1 本实验研究物质的性质2.1.1 苯（benzene）2.1.2 正己烷（n-hexane，Hexyl hydride）2.2 催化剂及气体原料2.2.1 催化剂2.2.2 气体原料2.3 实验仪器2.4 实验装置2.4.1 滑动弧低温等离子体催化协同降解VOCs实验装置及流程图2.4.2 氧含量对滑动弧催化协同效果影响的实验装置及流程图2.4.3 相对湿度对滑动弧催化协同效果影响的实验装置及流程图2.5 实验标准曲线的标定及分析测试方法2.5.1 反应前后气体成分及浓度的测定2.5.2 电耗的测量2.5.3 相对湿度的测量2.5.4 涉及相关参数的计算公式3 滑动弧放电催化协同技术降解VOCs的实验研究3.1 滑动弧放电催化协同降解VOCs的基础研究3.1.1 催化剂填充材料3.1.2 初始浓度3.1.3 废气流量3.2 氧气浓度对滑动弧催化协同降解有机污染物（正己烷、苯）的影响3.2.1 氧气浓度对正己烷降解的影响3.2.2 氧气浓度对苯降解的影响3.3 相对湿度对滑动弧催化协同降解有机污染物（正己烷、苯）的影响3.3.1 相对湿度对正己烷降解的影响3.3.2 相对湿度对苯降解的影响3.4 本章小节4 等离子体催化协同降解VOCs机理初探4.1 等离子体催化工艺的基本思想2O3催化机理探讨'>4.2 Al2O3催化机理探讨2O3中的增效作用'>4.2.1 等离子体鞘层在Al2O3中的增效作用4.2.2 等离子体与固体表面的相互作用2O3的吸附作用'>4.2.3 Al2O3的吸附作用2O3引发的化学过程'>4.2.4 Al2O3引发的化学过程4.3 正己烷降解机理初探4.3.1 氧气中正己烷的降解4.3.2 湿空气中正己烷的降解4.4 苯降解机理初探4.4.1 氧气中苯的降解4.4.2 湿空气中苯的降解5 总结及展望5.1 结论5.2 创新点5.3 展望全文参考文献作者简历
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